本文轉載自:硬件十萬個為什么
我們直接用PCB走線即可以實現一個“0歐姆”的功能,那我們為什么還需要焊接一個“0歐姆電阻”呢?
0歐姆電阻因為有一些應用場景不得不使用。所以,我們其實在電路設計的過程中還是經常使用到的一個特殊電阻器。0歐姆電阻又稱為跨接電阻器,是一種特殊用途的電阻,0歐姆電阻的阻值并非真的為零(那是超導體干的事情),正因為有阻值,也就和常規貼片電阻一樣有誤差精度這個指標。電阻廠家對0歐姆貼片電阻有三個精度等級,如圖29.1所示,分別是F檔(≤10mΩ)、G檔(≤20mΩ)、J檔(≤50mΩ)。也就是說,0歐姆電阻的阻值小于或等于50mΩ。正是由于0歐姆電阻的特殊性,所以它的阻值和精度的標注方法比較特殊。0歐姆電阻的器件資料都會標注上這些參數,如圖所示。
我們經常在電路中見到0歐姆的電阻,對于新手來說,往往會很迷惑:既然是0歐的電阻,那就是導線,為何要裝上它呢?還有這樣的電阻市場上有賣嗎?
1)0歐姆電阻的功能
其實0歐姆的電阻還是有用的。大概有以下幾個功能。
(1)作為跳線使用。這樣既美觀,安裝也方便。即我們某個電路在最終設計定稿時,可能斷開也可能短接,此時使用0歐姆電阻作為跳線。這樣的操作,很可能避免一次PCB改板。或者我們個電路板,可能需要做兼容設計,我們使用0歐姆電阻實現兩種電路連接方法的可能性。
(2)在數字和模擬等混合電路中,往往要求兩個地需要分開,并且單點連接。我們可以用一個0歐姆的電阻來連接這兩個地,而不是直接連在一起。這樣做的好處就是,地線被分成了兩個網絡,在大面積鋪銅等處理時,就會方便得多。并且我們可以選擇是否對兩個地平面進行短接。附帶提示一下,這樣的場合,有時也會用電感或磁珠等來連接。
(3)做保險絲用。由于PCB上走線的熔斷電流較大,如果發生短路過流等故障時,很難熔斷,可能會帶來更大的事故。由于0歐姆電阻電流承受能力比較弱(其實0歐姆電阻也是有一定的電阻的,只是很小而已),過流時就先將0歐姆電阻熔斷了,從而將電路斷開,防止了更大事故的發生。有時也會用一些阻值為零點幾或幾歐的小電阻來做保險絲。不過不太推薦這樣來用,但有些廠商為了節約成本,就用此將就了。這樣的用法不安全,極少這樣使用。
(4)為調試預留的位置。可以根據需要,決定是否安裝,或者其他的值。有時也會用*來標注,表示由調試時決定。
(5)作為配置電路使用。這個作用與跳線或撥碼開關類似,但是通過焊接固定上去的,這樣就避免了普通用戶隨意修改配置。通過安裝不同位置的電阻,就可以更改電路的功能或設置地址。例如,某些電路板的版本號通過高低電平的方式獲取,我們可以選用0歐姆實現不同版本高低電平的變更。
2)0歐姆電阻的功率
0歐姆電阻的規格,一般是按功率來分,如1/8W、1/4W等。表列出了0歐姆電阻不同封裝所對應的通流能力。
不同封裝0歐姆電阻通流能力
封裝類型 | 額定電流(最大過負荷電流) |
0201 | 0.5A (1A) |
0402 | 1A (2A) |
0603 | 1A (3A) |
0805 | 2A (5A) |
1206 | 2A (5A) |
1210 | 2A (5A) |
1812 | 2A (5A) |
2010 | 2A (5A) |
2512 | 2A (5A) |
3)模擬地和數字地單點接地
只要是地,最終都要接到一起,然后入大地。如果不接在一起就是"浮地",存在壓差,容易積累電荷,造成靜電。地是參考0電位,所有電壓都是參考地得出的,地的標準要一致,故各種地應短接在一起。人們認為大地能夠吸收所有電荷,始終維持穩定,是最終的地參考點。雖然有些板子沒有接大地,但發電廠是接大地的,板子上的電源最終還是會返回發電廠入地。如果把模擬地和數字地大面積直接相連,會導致互相干擾。不短接又不妥,理由如上,我們可以用以下4種方法解決此問題。
(1)用磁珠連接:磁珠的等效電路相當于帶阻限波器,只對某個頻點的噪聲有顯著抑制作用,使用時需要預先估計噪點頻率,以便選用適當型號。對于頻率不確定或無法預知的情況,磁珠不合。
(2)用電容連接:電容隔直通交流,造成浮地,不能實現等電勢的效果。
(3)用電感連接:電感體積大,雜散參數多,不穩定。
(4)0歐姆電阻連接:阻抗可控范圍,阻抗足夠低,不會有諧振頻點等問題。
4)0歐姆電阻如何降額?
0歐姆電阻一般只標注額定最大電流,和最大電阻。而降額規范一般針對普通電阻,很少單獨描述0歐姆電阻如何降額。我們可以通過歐姆定律計算,用0歐姆電阻的額定電流乘以最大電阻,例如,額定電流1A,最大電阻50mΩ,則我們認為其能允許的最大電壓為50mV。但是0歐姆在實際的使用場景中,我們非常難測試其實際電壓,一是電壓非常小,二是一般用于短接,短接兩端的壓差是波動的。
所以,一般我們簡化這個過程,直接使用額定電流降額50%使用。例如,我們用電阻連接兩個電源平面,電源供電是1A,則我們近似認為電源和GND的電流都是1A,按照我們剛剛所述的簡單降額方法,選擇2A的0歐姆電阻進行短接。
審核編輯 黃宇
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